Vnútorná štruktúra batérie: veľká kapacita

Tešíme sa na novú éru širokého využívania čistej energie. Na ikonickej scéne éry by sme mohli vidieť nové autá, ako sú elektromobily Tesla, jazdiť po uliciach, poháňané nie benzínom, ale plne nabitými lítiovými batériami. Čerpacie stanice po ceste nahradia nabíjacie stanice. Najnovšou správou je, že mesto Šanghaj teraz oznámilo bezlicenčnú politiku pre elektromobily Tesla a podporuje ich rýchlejšiu výrobu supernabíjačiek v Číne.

Svetlú budúcnosť však môže zahmliť fakt, že batérie elektrických áut sa až tak nelíšia od batérií mobilných telefónov. Používatelia mobilných telefónov sa často obávajú o výdrž batérie. Mnoho ľudí má ráno plné telefóny a keď sa blíži popoludnie, je potrebné ich raz denne nabíjať. Notebooky majú rovnaký problém a šťava im môže dôjsť v priebehu niekoľkých hodín. Užitočnosť elektromobilov bola spochybňovaná, pretože necestujú dostatočne ďaleko, aby havarovali a je potrebné ich často dobíjať. Model Tesla je momentálne jediným elektromobilom na trhu, čo je počin. Model je najpútavejší s dojazdom 480 kilometrov na jedno nabitie.

Prečo batérie nevydržia? Množstvo energie, ktorú môže látka uložiť v danom priestore, sa nazýva hustota energie. Hustota energie batérie je nízka. V prepočte na vyrobenú energiu na kilogram dokážeme spotrebovať až 50 megajoulov benzínu za deň, pričom lítiové batérie majú v priemere menej ako 1 megajoule. Iné typy batérií sa tiež pohybujú na extrémne nízkej úrovni. Je zrejmé, že nemôžeme urobiť batériu nekonečnou; Aby sme zvýšili kapacitu batérie, môžeme sa zamerať iba na zlepšenie hustoty energie batérie, ale existuje veľa ťažkostí. Aké sú ťažkosti s touto technológiou? Reportér urobil rozhovor s Liu Run, docentom chémie na univerzite Zhejiang, a analyzoval záhadu vnútornej štruktúry bežne používanej lítiovej batérie (skrátene lítiová batéria).

Elektrolyty sú veľmi dôležité

Vďaka prenosu elektrónov môže batéria poskytnúť energiu. Keď je batéria pripojená k obvodu, vypínač je vypnutý a prúd je zapnutý. V tomto bode elektróny unikajú zo záporného pólu a prúdia cez obvod na kladný pól. V tomto procese bude elektronika udržiavať váš telefón v prevádzke, rovnako ako pri jazde na elektromobile Tesla.

Elektróny v lítiových batériách dodáva lítium. Ak naplníte batériu lítiom, nezvýši sa hustota energie? Nanešťastie, aby bola lítiová batéria dobíjateľná, je potrebné posúdiť jej vnútornú štruktúru z hľadiska jej špecifickej hustoty energie. Liu poukázal na to, že vnútorná štruktúra lítiových batérií obsahuje elektrolyty, negatívne údaje, pozitívne údaje a medzery, z ktorých každá má svoj vlastný špeciálny proces, hrá jedinečnú úlohu a je nenahraditeľná. Táto štruktúra obmedzuje energetickú hustotu lítium-iónových batérií.

Prvým sú elektrolyty, ktoré sú základnými kanálmi v batériách. Keď sa batéria vybije, atómy lítia stratia svoje elektróny a stanú sa lítiovými iónmi a pri nabíjaní musia bežať z jedného konca batérie na druhý a späť. povedal Liu. Elektrolyt udržuje lítiové ióny na severnom a južnom póle batérie, kľúčom k nepretržitému cyklovaniu batérie. Elektrolyty sú ako rieky, ióny lítia sú ako ryby. Ak je rieka suchá a ryby sa nedokážu dostať na druhú stranu, lítiové batérie nebudú správne fungovať.

Krása elektrolytu spočíva v tom, že nesie iba lítiové ióny, nie elektróny, čo zaisťuje, že sa batéria vybije iba vtedy, keď je zapojený obvod. Lítiové ióny sa zároveň podľa elektrolytu pohybujú usporiadaným a presne definovaným spôsobom, takže elektróny sa pohybujú vždy jedným smerom a vytvárajú prúd.

Stabilné kladné a záporné póly

Elektrolyty nedodávajú energiu, ale sú ťažké a nevyhnutné pre lítium-iónové batérie. Prečo teda nie je viac negatívnych údajov na základe grafitu? Grafit, materiál používaný na výrobu ceruziek, nie je zodpovedný za poskytovanie elektrónov. “Je to preto, aby sme sa uistili, že čas nabíjania je správny,” povedal pán Liu.